（水文学及水资源专业论文）引大济湟工程的效益转换分析及动态补偿机制研究.pdf

摘要： 论文题目：引大济湟工程的效益转换分析及动态补偿机制研究 研究生：孙凡签 名厂乏孑乞乏眨兰广一 指剥币：解舱教授签名：鲈纱 摘要 引大济湟工程是青海省水利建设史上规模最大的综合性水利工程，工程从大通河引水补给水资源 紧缺的湟水河，对青海省的社会、经济、文化发展有重要意义。水资源的调动带来了调水区域和受水 区域之间的效益转换和利益冲突，本着公平公正的原则，本文结合国家自然科学基金项目、国家8 6 3 项目和青海省科技创新项目，在分析效益转换的基础上，从理论和实践两方面探讨了补偿机制问题。 主要的研究内容包括以下几方面： ( 1 ) 从水资源管理制度的角度阐述了调水补偿机制是水权制度的创新，提出了补偿制度构建的公 平性、可持续发展性、优化性、可操作性和动态性等原则。 ( 2 ) 分析了调水地区遭受的负面影响，建立了水力发电、农业灌溉、工业生产的损失测算模型， 利用等效水库法与p s o - s a 算法相结合的方法，计算了联合调度时大通河梯级水电站的调水损失情况， 为实施补偿提供了定量参考依据。 ( 3 ) 利用复合系统和协同学理论，构造了区域产业用水系统的协调度模型，探讨了产业用水系 统演化的哈肯模型，分析了调水对大通河流域产业结构长期演化的影响，为引大济湟工程的长期决策提 供了参考依据。 ( 4 ) 在水资源价值理论的基础上，提出引大济湟的跨流域调水水价由工程水价、水资源费和机 会损失价值构成，测算了引大济湟工程的工程水价，并结合调水地区的损失测算，设计了调水补偿水 价；分析了用水户的水价承受能力，并将其与设计的补偿水价进行了对比分析。 ( 5 ) 依据可持续发展原则，建立区域水资源和外调水资源联合调度优化配置模型，结合湟水流 域经济发展、需水水平、供水水平和调水工程规划，对湟水流域水资源进行优化配置，并在此基础上 测算了调水效益。 ( 6 ) 提出引大济湟动态补偿机制，设计了补偿机制的制度组成、相关规则和宏观调控流程，探 讨了节水型社会的措旌和建议；应用现代信息技术建立了调水补偿的信息平台，并对不同调水方案的 动态补偿价格进行了实例测算。 关键词：可持续发展：协同学；水权：补偿水价；跨流域调水：动态补偿制度 本论文得到国家自然科学基金项目( 编号：5 0 2 7 9 0 4 1 ) 、国家8 6 3 项目( 编号：2 0 0 5 a a l l 3 1 5 0 ) 、青海科 技厅重点攻关项目( 编号：2 0 0 4 - g 1 5 9 ) 的资助 i a b s t r a c t t i t l e ：a n a l y s i so fb e n e f i tt r a n s f e ra n dd y n a m i cc o m p e n s a t i o nm e c h a n i s mo f d r a i nd a t o n gr i v e rt oh u a n gr i v e rp r o j e c t m a j o r ：h y d r o l o g y a n dw a t e rr e s o u r c e s ，d a t e ：o c t n a m e ：s u nf a n s u p e r v i s o r ：x i ej i a n c a n g a b s t r a c t s i g n a t u r e ： s i g n a t u r e ： d i s p t c hd at oh u a n gp r o j e c ti st h el a r g e s tc o m p h r e h e n s i v ew a t e rr e s o u r c e sp r o j e c ti nt h eh i s t o r yo f q i n h a i t h i sp r o j e c td r a i n sw a t e rf r o md a t o n gr i v e rt oh u a n gr i v e rw h e r ei sa r i d , a n dp l a y sa ni m p o r t a n t r o l eo nt h ed e v e l o p m e n to fs o c i e t y , e c o n o m ya n dc u l t u r ei nq i n h a ip r o v i n c e t h ed i s p a t c ho f w a t e rr e s o u r c e s b r i n g st h ei n t e r e s te x c h a n g ea n dc o n f i l c sb e t w e e nw a t e rd i s p a t c h e da r e aa n dw a t e rr e c e i v e da r e a , b a s e do n t h ep r i n c i n p l eo fe q u i t ya n do nt h en a t i o n a ls c i e n c ef u n dp r o j e c t , t h en a t i o n a l 8 6 3 ”p r o j e c ta n dt h es c i e n c e c r e a t i v ep r o j e c to fq i n h a ip r o v i n c e ，t h i sp a p e rc a r r i e so u tag e n e r a la n ds y s t e m i cs t u d yo nt h et h e o r y f u n d a m e n t a l ，t h ec a l c u l a t i o nm e t h o d s ，t h ei n s t i t u t i o nc o n s t r u c t i o na n dt h ei n f o r m a t i o np l a t f o r md e v e l o p m e n t o fc o m p e n s a t i o nm e c h a n i s mo f w a t e rd i s p a t c h t h es t u d y sm a i nc o n t e n t si n c l u d e ： ( 1 ) f r o mt h ev i e wo f w a t e rr e s o u r c e sm a n a g e m e mi n s t i t u t i o n , t h ei d i e at h a tt h ec o m p e n s a t i o nm e c h i n a s m i sak i n do fi n s t i t u t i o nc r e a t i o no fw a t e rr i g h t ss y s t e mi sd e d u c e d , a n dt h ep r i c i n p l e so fc o m p e n s a t i o n m e c h i n a s mi n c l u d i n ge q u a l ，s u s t a i n a b e ，o p t i m a la n dd y n a m i ci sp r o m o t e d ( 2 ) t h en e g a t i v ee f f e c t sc a u s e db yw a t e rd i s p a t c ha r ca n a l y z e d ；t h ec a l c u l a t i o nm e t h o d sf o rp o w e r g e n e r a t i o nl o s sa n di r r i g a t i o nl o s sa r ep r o v i d e dt h r o u g ha n a l y s i so ft h ep r i n c i p l e sa n dv a r i a t i o n so fs u c h l o s s e s ；l o s so fj o i n tp o w e rs t a t i o n sa r ec a l c u l a t e da n dd i s c u s s e du s i n gt h ee q u i v a l e n tr e s e r v o i rm e t h o da n d p s o - s am e t h o di no r d e rt op r o v i d er e f e r e n c ef o rt h er a t i o n a la c c o u n to fc o m p e n s a t i o n ( 3 ) u s i n gs y n e r g e f i ct h e o r ya n dc o m p l e xs y s t e mt h e o r y , t h ec o o r d i n a t em o d e lo fr e g i o ni n d u s t r yw a t e r u s a g es y s t e mi ss e t ，t h eh a k i nm o d e lo fi n d u s t r yw a t e ru s a g es y s t e me v o l u t i o ni ss t u d i e d ，t h ee v o l u t i o nt r e n d o fi n d u s t r yw a t e ru s a g es y s t e mo fd a t o n gr i v e rb a s i n , w h i c hc a np r o v i d er e f e r e n c ef o rl o n gt i m ed e c i s i o n ( 4 ) t h et a n s - b a s i n sc o m p e n s a t i o nw a t e rp r i c e ，w h i c hc o n t a i np r o j e c tw a t e rr e s o u r c e sp r i c e ，e n g i n e e r i n g w a t e rp r i c ea n dl o s so fw a t e rd i s p a t c h e da r e a , i sc a l c u l a t e db a s do nw a t e rr e s o u r c e sv a l u et h e o r y t h e e n d u r a b l ea b i l i t yo fw a t e ru s e ri sa n a l y s e d ，w h i c hi sc o m p a r e dw i t hc o m p e n s a t i o nw a t e rp r i c e s ( 5 ) b a s e do nt h ep r i c i n p l eo fs u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t , t h ej o i n to p e r a t i o no p t i m i z a t i o nm o d e lo fd i s t r i c t w a t e rr e s o u r c e sa n df o r e i g nw a t e rr e s o u r c e si se s t a b l i s h e d a s s o c i a t e dw i t ht h ea c t u a lc o n d i t i o no fe c o n o m y , w a t e rd e m a n dl e v e l ，w a t e rs u p p l yl e v e la n dw a t e rd i s p a t c hp r o j e c tp l a n , t h eo p t i m a lw a t e ra l l o c a t i o ni s c a r r i e da n dt h ei n t e r e s to f w a t e rd i s p a t c hi sc a l c u l a t e d ( 6 ) d y n a m i cc o m p e n s a t i o nm e c h a n i s ma n di t sc o n s t r u c t i o n ，r u l e sa n dm a c r o - c o n t r o lp r o c e d u r ea r cp r o m o t e d t h ei d e at h a tt h ee v e n t u a lw a yw h i c hc a ns o v l e dt h ew a t e rs h o t a g ei st oc o n s t r u c tw a t e rs a v e ds o c i e t y u s i n g m o d e ni n f o r m a t i o nt e c h n i q u e ，t h e c o m p e n s a t i o ni n f o r m a t i o np l a t f o r m i ss e ta n dt h ef a c t u a l d y n a m i c c o m p e n s a t i o np r i c e su n d e rd i f f e r e n tw a t e rd i s p a t c hs c h e m ea r ec a l c u l a t e d k e yw o l d s ：s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t ；s y n e r g e t i c ；w a t e rr i g h t s ；c o m p e n s a t i o nw a t e rp r i c e ；t r a n s - b a s i n sw a t e r d i s p a t c h ；d y n a m i cc o m p e n s a t i o nm e c h a n i s m u 独创性声明 秉承祖国优良道德传统和学校的严谨学风郑重申明：本人所呈交的学位论文是我个 人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人的研究成果。与我一同工作的同志对本文所论述的工作和成 果的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并已致谢。 本论文及其相关资料若有不实之处，由本人承担一切相关责任 论文作者签名： o 成立时，复合系统才有 正的协调度。 由此可见：在协调度定义中，甜：0 。) 一“： ) 反映的是农业用水子系统从气 到f 这一时段序参量变量的系统有序度的变化幅度，以及该系统有序度的改善程 度。同理，材：) 一甜；g ：) 、；g ，) 一甜；g ，) 分别反映了工业用水子系统和第三产 业用水子系统有序度的变化程度。由定义知，冽f ) - 1 ，1 l 冽f ) 越大，产业 用水复合系统的协调发展的程度就越高，反之则越低。条件 甜沁，) 甜? 如l “；g ：) 甜；：l ”；g ，) 甜；0 ，) 至少有一个不成立时，则表明产业用 水系统中至少有一个子系统是向无序方向转化，即产业用水系统在“到f 这时 段处于非协调发展状态。利用该模型还可以分析产业用水系统协调程度的特征 及其变化趋势。 类似地，还可以建立低一级或高一级的协调度模型。例如，可以将农业用水 系统看作为包含着种植业、林业、渔业和畜牧业四个用水子系统的复合系统：还 可以把产业用水系统与社会和生态环境系统一起看作为更高一级的协调度模型 【9 3 】 o c 序参量的选择 在协调度的模型中，序参量变量的选择是至关重要的【舛】；在选择时应把握 两个基本原则，即科学性原则和实用性原则。科学性原则是指所选择的序参量变 量要有明确的实际意义，在系统发展过程中起主导作用，而且能够反映产业用水 系统及各子系统之间的关系，从而有利于综合评价区域产业系统与水资源供给方 面的协调性，为区域社会、经济、环境全面协调地发展提供理论依据。实用性原 则是指选择的指标不宜过多，否则模型结构太复杂、计算量太大，这样就会失去 实用的价值。因此模型结构不宜太复杂，不宜划分太细，序参变量也不宜太多， 模型的设计应在科学性与实用性之间进行权衡。 4 2 产业结构演化机制 产业结构是指在社会再生产过程中，国民经济各产业之间的生产技术经济联 系和数量比例关系。产业结构既可以解释为某个产业内部的部门关系问题，也可 以解释为各个产业之间的关系结构。西方经济学家根据资本主义发达国家经济发 展进程中产业结构变动的实际情况，总结得出了霍夫曼比例、配第一克拉克定律、 第4 章大通河流域调水长期影响分析 库兹涅茨法则、钱纳里标准结构、赤松的“雁行状态”及筱原三代平的“动态比 较费用论 等一系列有价值的结论。近年来，我国经济学者也展开了这方面的研 究，这些研究集中在对影响产业结构变动因素的分析和对产业结构演化机制的探 讨，而且基本上是以一个国家为对象，采用经济分析法、比较分析法、从不同角 度分析研究产业结构宏观形态的演化过程特征。资源是产业活动的物质条件，而 产业活动是资源转化为产品和服务的转化器，其演化规律与资源的供给状况有着 密切的联系，作为基础性资源，水资源供给的紧缺会限制经济增长并使得产业结 构作适应性调整，另外一方面，水资源系统的长期发展模式受到宏观经济系统发 展的巨大影响。在一般的水资源与产业经济关系问题分析中，人们通常采用线性 规划模型、投入产出水分析模型、模糊决策模型、灰色关联理论等等。这些局限 于经验或半经验地解释各种现象，多属因素的关联分析，未能在产业结构演化机 制和演化动力上有所突破，更不用说将水资源与产业结构结合起来进行深入地探 讨。产业与用水是一个复合的系统，产业结构的演化受产业用水系统的演化规 律支配，必须从这个更深层次上弄清产业系统演化与水资源的关系，找出规律性 的东西，才能更好地把握水资源供需状况与产业结构演化的影响。 协同学认为，整体的性质不是从整体外去寻求，而是由互相依存的各个部分 的关系来说明。系统受一整套内在规律的支配，这些规律决定着它的性质以及各 部分的性质，并且这些规律在系统之内赋予各组成部分的属性要比这些组成部分 在系统之外单独获得的属性大的多，系统之所以不同于集体，其根本区别就在于 这些规律，而协调性就是其最基本规律之一。协调是发展的一种规定，是指为实 现系统总体演进的目标，各子系统或各元素之间相互协作、相互配合、相互促进， 所形成的一种良性循环态势，任何系统在内部各部分相互作用下，都有向协调发 展的趋势。 产业用水系统本身并不是由各部门用水系统简单组合而成的混合物，它是一 个复合系统，它不是静态的，而是动态变化的，是从低级到高级、从简单到复杂、 从一种形态到另一种形态、从混乱向协调的转换。这种动态的转换是内在的动力 规律，决定了在水资源系统发生变化时，产业结构系统逐渐从动荡演化到协调的 过程，也就是说，通过研究产业用水系统协调化的过程，可以了解产业结构最 终的稳定状态。 4 2 1 协同学与哈肯模型 由协同学知道，系统从无序走向有序的机制关键在于系统内部序参量( 慢弛 豫变量) 之间的协同作用，它左右着系统相变的特征与规律。哈肯把这种一定外 部条件下由内因驱使系统发生演变的过程用数学形式进行描述，给出了哈肯模型 1 9 5 1 0 0 0 ： 4 1 西安理工大学博士学位论文 q l = - a t q l 一a q l q 2 ( 4 6 ) q 2 = 一五9 1 + 6 9 l 2 ( 4 7 ) 式中g 。，g ：是状态变量，a ，如是阻尼系数，口，b 反映g 。与g ：的相互作用强度。 设如 ，且以 0 ，则表明状态变j t q ：是迅速衰减的快弛豫变量，因而可以 采用绝热近似，令q 2 0 ，从式( 4 7 ) 可得 玑一bq 2 (48)i9 2 一 k | 萏， 勺 把式( 4 8 ) 代入式( 4 6 ) 可得 ；，= 一 口，一a bq 3 9)l t , 4 g l = 一 g l 一一 y 夕 也 从式( 4 9 ) 解出g ，后，代入式( 4 8 ) 也就决定了窖2 ，它主宰着系统的演化。 解出势函数 y - o 5 2 。q 1 2 + 杀9 1 4 ( 4 1 0 ) 它有两个状态： 当 o 时，方程( 4 9 ) 有唯一稳定解，q l = 0 。 当五 0 时，方程( 4 9 ) 有3 个解： q 1 1 = o , q z 前一个解是不稳定的，后两个解是稳定的，表明系统可 为便于应用，将哈肯模型离散化为： 9 l ( 七+ 1 ) = ( 1 - 2 1 ) 9 l ( 后) 一a q , ( k ) q 2 ( d q 2 ( 七+ 1 ) - - ( 1 如) 9 2 ( 七) + 6 ( g l ( 七) ) 2 ( 4 1 1 ) ( 4 1 2 ) 4 2 2 产业结构演化模型的建立 产业结构可以描述为各产业在国民生产总值中所占的比重。产业的发展受产 业用水系统演化的支配。现实产业用水系统是非常复杂的，影响该系统演化方向 的变量会很多，在演化的临界点上有时会出现多个旗鼓相当的序参量。根据序参 量的选择原则，本文通过定性分析的方法把序参量问题简化成各产业在国民生产 总值中所占的比重和产业用水量两个变量，这样便于分析产业用水系统在演化过 程中产值与水资源供需变化之间的关系，虽有点不够全面，但还是反映了问题的 主要方面，更重要的是，我们可以应用只含两个变量的哈肯模型来作实证分析， 4 2 第4 章大通河流域调水长期影响分析 从协同学的角度来探讨水资源与产业结构之间的关系 设产业用水系统的序参量为各产业在国民生产总值中所占的比重彬和用水 量q ，。先取q ，为序参量( 即q 为譬。，形为9 2 ) ，利用式( 4 1 1 ) 、式( 4 1 2 ) 得 到产业用水系统演化方程： q ，( 后+ 1 ) = ( 1 一五) q ( 七) 一口q ，( 七) 形( 七) ( 4 1 3 ) 形( 七+ 1 ) = ( 1 一五) 肜( | j ) + 6 ( q ，( 七) ) 2 ( 4 1 4 ) 上述方程从系统演化的角度定量地描述了产业用水系统的演变模式，从更高 的层次上反映了产值与用水量的紧密关系，深刻地揭示了这两个序参量在产业用 水系统演化和控制中的决定作用。 4 3 大通河流域产业用水系统协调度与产业结构演化分析 4 3 1 协调度计算与结果分析 本文所选取的序参量分为如下三类： ( 1 ) 农业用水子系统：产值，单位产值用水量。 ( 2 ) 工业用水子系统：产值，新水补给量，万元产值耗水量，重复利用率。 ( 3 ) 第三产业用水子系统：产值，用水量。 由4 1 节的的模型，计算得到各序参量的有序度，其中： ( 1 ) 农业产值序参量的上下限分别取2 0 0 4 年和1 9 9 0 年的产值，农业单位 产值用水序参量的上下限分别取2 0 0 4 年和1 9 9 0 年的单位产值用水量； ( 2 ) 工业产值序参量的上下限分别取2 0 0 4 年和1 9 9 0 年的产值，工业用水 重复利用率序参量的上下限分别取其最大值和最小值，工业万元产值耗水序参量 的上下限分别取其最小值和最大值，工业新水补给序参量的上下限分别取其最小 值和最大值； ( 3 ) 三产产值序参量的上下限分别取2 0 0 4 年和1 9 9 0 年的产值，三产用水 序参量的上下限分别取其最小值和最大值。 然后再计算得到农业用水子系统、工业用水子系统、第三产业用水子系统的 有序度，计算结果如表4 1 所示。 4 3 西安理工大学博士学位论文 表4 - 1 用水系统有序度 ( t a b l e4 - ! o r d e rd e g r e eo fw a t e ru s es y s t e m ) 时间农业工业三产时间农业工业= 产 1 9 9 01 9 9 80 4 2 30 2 0 0 0 2 4 2 1 9 9 10 1 4 5o 1 0 50 11 11 9 9 90 4 5 90 2 8 9 0 2 4 4 1 9 9 20 2 3 40 1 7 8 0 1 1 12 0 0 00 3 2 6 0 3 1 10 2 7 8 1 9 9 3o 3 1 20 1 6 7o 1 7 62 0 0 10 。5 1 20 3 3 4o t 3 0 l 1 9 9 40 3 0 10 2 0 40 1 1 42 0 0 20 5 7 30 4 5 1 0 3 2 2 1 9 9 50 3 4 50 2 1 3 0 1 1 52 0 0 30 3 6 50 4 7 6 0 3 8 7 1 9 9 60 3 5 60 1 3 4o 1 1 02 0 0 40 4 2 10 5 2 70 4 3 l 1 9 9 70 3 2 10 1 1 10 1 1 9 以子系统有序度为中间变量，以初始系统有序度( 以1 9 9 1 年为初始系统) 为基准，计算得到大通河流域用水系统协调度： 表4 - 2 大通河流域用水系统协调度 ( t a b l e 4 - 2c o r d i n a t i o nd e g r e eo f b a s i nw a t e ru s e ds y s t e mi nd a t o n g ) l 1 9 9 21 9 9 3 1 9 9 41 9 9 51 9 9 61 9 9 71 9 9 81 9 9 92 0 2 0 0 l2 0 0 22 0 0 32 0 0 4 f - 0 0 1 1 0 0 7 80 0 1- o 0 40 0 4 40 0 5 80 1 0 10 1 2 20 0 7 9o 1 1 10 1 3 40 1 3 6o 1 1 9 表4 1 的计算结果反映了农业用水子系统在2 0 0 2 年前基本上是向有序化发 展，之后该子系统向无序化发展，这说明农业用水问题还需要认真解决；工业生 产和第三产业用水子系统有序程度在近二十年的发展过程中，基本上向着有序化 发展；其中，工业用水子系统的有序度发展较快，这说明大通河流域的工业生产 和第三产业有较好的发展势头。从表4 2 可以看到，大通河流域产业用水系统的 协调度在1 9 9 2 年至1 9 9 5 年间，既有正值，也有负值，1 9 9 6 年后都是正值，上 升趋势不明显，但1 9 9 8 年后波动幅度比较小，说明用水系统的演化趋势还比较 乐观。 大通河流域产业用水系统总体向良性发展，其主要原因是流域的水利工程建 设逐步加快，水资源的使用效率和优化配置能力不断提高。由于引大济湟工程的 逐步完善，该流域供水调节能力增强，但是供水量却难以增加，甚至还会降低， 为保持该流域的产业发展的良好趋势，在调水的同时必须采取配套的补偿措施。 4 3 2 产业结构长期演化分析 产业结构长期演化分析以现实的产业结构为起点，大通河流域的产业结构是 变化发展的，表4 3 用各产业在总产值中所占的比重列出了从1 9 9 0 年至2 0 0 4 年 该流域产业结构的变化。 第4 章大通河流域调水长期影响分析 表4 3 大通河流域产业结构的变化( t a b l e 4 3v a r yo f i n d u s t r i e sc o n s t r u c to f d a t o n gb a s i n ) 年份工业比重农业比重第三产业比重 1 9 9 00 3 8 30 4 50 1 6 7 1 9 9 l0 3 8 30 4 50 1 6 7 1 9 9 20 3 9 50 4 6 0 1 4 5 1 9 9 30 3 9 60 4 6 2 0 1 4 2 1 9 9 40 3 9 50 4 5 l0 1 5 4 1 9 9 5 0 4 0 10 4 5 10 1 4 8 1 9 9 60 4 1 00 4 4 3o 1 4 7 1 9 9 7 0 4 1 70 4 3 20 1 5 l 1 9 9 8 0 4 2 10 4 20 1 5 9 1 9 9 90 4 2 8 0 4 10 1 6 2 2 0 0 00 4 3 l0 3 9 7 0 1 7 2 2 0 0 l0 4 3 30 3 7 80 1 8 9 2 0 0 2 0 4 3 30 3 7 20 1 9 5 2 0 0 30 4 4 0 3 6 5o 1 9 5 2 0 0 40 4 4 30 3 6 2 o 1 9 5 根据4 2 节产业用水系统的演化模型4 1 3 4 1 4 ： q ( 七+ 1 ) = ( 1 一丑) q ( j i ) 一口q ( 七) 肜( ( 4 1 3 ) 形( 七+ 1 ) = ( 1 一五) 形 ) + 6 ( q ( 七) ) 2 ( 4 1 4 ) 可以推算引大济湟对大通河流域长期产业发展的影响，推算步骤是： 1 、确定方程4 1 3 - 4 1 4 中的系数 方程4 1 3 - 4 1 4 中的待定系数有a ，b ，五，如，因为五 如，所以取如= l o o & 。 方程待定系数成为3 个，利用1 9 9 0 年2 0 0 4 年的比例和用水量的资料，用多元线 形回归分析法算出这三个系数，具体计算过程可采用s p s s 等统计软件。 2 、以2 0 0 4 年为起点，逐年迭代计算至2 0 3 0 年，得到2 0 3 0 年大通河流域不 同产业产值的结构比例。 3 、考虑调水的影响，因为调水分三期进行，调水量的变化是阶段性的，先 少后多，所以本文将2 0 2 0 年的调水水量5 1 亿m 3 作为计算期平均的年调水水平。 5 1 亿m 3 的水量相当于大通河水资源总量的2 0 ，也就是调水减少了2 0 的产 业用水量，假设调水量的减少在不同产业里是平均分配的，我们将2 0 0 4 年各产 业的用水量分别减少2 0 ，得到新的用水量，代入方程组，逐年迭代计算至2 0 3 0 年，得到有调水影响的2 0 3 0 年大通河流域不同产业产值的结构比例。 计算结果如表4 - 4 所示： 4 5 西安理工大学博士学位论文 表4 4 调水对产业长期发展的影响 ( t a b l e 4 - 4l n f l u n e so f w a t e rd i s p a t c hf o ri n d u s t r i e s l o n g t i m ed e v e l o p m e n t ) 年份调水工业产值农业产值第三产业产值 2 0 3 0无调水5 2 1 2 4 6 2 3 3 有调水4 7 7 3 4 1 2 9 2 从表中数据，调水改变了区域的产业结构。与无调水情况相比，有调水时区 域工业、农业在总产值中所占的比例又有所下降，第三产业有所提高。从变动幅 度看，农业变化幅度较小，减少了1 5 ，工业变动次之，减少了4 4 ，第三产 业变动最大，增加了5 9 。 以上分析是从产业用水量和产值构成的系统内部演化角度进行的，没有涉及 外部因素，比如投资、政策、技术发展等等对产业发展的影响，而事实上这些影 响是不可避免地，所以本结论可用于调水的评价和决策参考，不益直接量化成补 偿量。 4 4 小结 本章应用复合系统和协同学的原理和方法，根据产业用水系统的非线性、复 杂性和自组织性等特征，构造了区域产业用水系统内各组成子系统( 农业子系统、 工业子系统和第三产业子系统) 之间发展的协调度模型，指出该协调度决定了产 业用水系统到达临界区域时走向什么样的序与结构，或者说决定了产业用水系统 由无序走向有序的趋势；在此基础上，探讨了产业用水系统演化的哈肯模型；最 后对大通河流域进行了实证分析，结果表明，大通河流域产业用水系统总体向 良性发展，为保持这一趋势，在引大济湟的同时必须采取配套的补偿措施；在 不考虑外部因素的影响下，调水改变了区域的产业结构，工业、农业在总产值中 所占的比例又有所下降，第三产业有所提高。从变动幅度看，农业变化幅度较小， 减少了1 5 工业变动次之，减少了4 4 第三产业变动最大，增加了5 。9 。 第5 章调水补偿的水价设计 5 调水补偿的水价设计 水资源是否具有价值是实施引大济湟补偿的基础与依据。水资源价格是水资源价值的 货币表示，引大济湟的补偿水价包含三部分：一是水资源费；二是根据供水成本测算的水 价；三是补偿大通河流域的调水损失水价。 5 。1 水资源价值理论 目前有多种关于水资源价值的理论学说，从经典的劳动价值论到现代的资源环境价值 论，都从不同的角度论证了水资源具有价值这一客观事实。 5 1 1 水资源商品价值理论 a 劳动价值论 马克思的劳动价值论是指由物化在商品中的社会必要劳动量决定商品价值的理论。运 用马克思的劳动价值论来考察水资源等自然资源的价值，关键在于水资源等自然资源是否 凝集着人类的劳动。在这一点上，目前存在着不同的观点。其中对此持有肯定态度的观点 认为，人类为了保持自然资源消耗速度和经济发展需求增长相均衡，投入了大量的人力物 力，水资源等自然资源，它已不是纯的天然自然资源，它有人类的劳动参与，打上了人类 劳动的烙印，具有价值。水资源等自然资源价值就是人们为使经济社会发展与自然资源再 生产和生态环境保持良性平衡而付出的社会必要劳动。从生产、使用价值与价值补偿等角 度来看，水资源等自然资源不再是自然之物，它包含了人类劳动，所以水资源等自然资源 具有价值，其形成是为了补偿水资源等自然资源消耗与使用的平衡所投入的劳动【1 0 1 】【1 嗍。 这种观点立足于2 0 世纪后半叶的现实，经济高度发达，资源环境问题成为世界面临的大 问题，资源的供给已难以满足日益增长的经济需求，必须参与自然资源的再生产，这样不 可避免地投入人的劳动，水资源等自然资源具有价值正符合马克思的劳动价值的观点。 水资源的劳动价值体现在水资源所有者在开发利用和交易中对其数量和质量的管理 所产生的劳动价值。马克思劳动价值论认为【l 叫价值是人类无差别的劳动成果，商品的价 值是由凝结在商品中的必要劳动时间决定的。水资源作为自然界的产物，似乎并不具有劳 动价值。但事实上，人类在不断开发利用自然资源的过程中，已经使自然资源刻上了劳动 的烙印。随着水资源短缺现象的日益严重，人们逐渐认识到水资源与经济协调发展的重要 性，人们为了保护水资源、促进水资源的可再生，使其与人类社会的发展同步，付出了艰 辛的劳动。因此，水资源已经凝结了人类劳动，已经具有了劳动价值。 b 西方边际效用价值论 效用价值论是从物品满足人的欲望能力或人对物品效用的主观心理评价角度来解释 价值及其形成过程的经济理论。所谓的效用是指物品满足人的需要的能力。 效用理论认为，人们需求某种物品，就在于它能给人提供效用，有效用就有价值，价 值源于效用。但是效用并不等同于价值，因为效用不是一成不变的，而是随着人们需求的 满足程度的变化而变化，同时任何资源都是有限的，不可能无限地满足人们的需求，所以 西方经济学认为，物品的价值取决于物品的边际效用和供需关系。边际效用就是每增加一 4 7 西安理工大学博士学位论文 单位的物品所提供的效用。随着物品的消费量的增多，尽管其总的效用是在增加的，但其 边际效用却是逐渐下降的，这就是边际效用递减规律。边际效用递减规律具有普遍性，任 何物品都是边际效用递减的，但是不同物品的边际效用递减的特征是不一样的。对水资源 来说，由于人类对水资源有个最低的基本需求量，所以水资源的效用在开始的时候非常高， 价值也非常大，并且在这个最低需求的范围内，边际效用基本不随水资源数量的增加而递 减，经济学上称这种情况为：需求弹性小。但是，一旦超过满足最低需求的范围，水资源 的边际效用会以极快的速度下降，其价值也就随之迅速下降。这种价值的下降最终会达到 什么样的状态，要取决于水资源供应量的多少，也就是“稀缺程度”。如果供应量小，难 以满足人们的需求，水资源的边际效用就处在一个高的状态，水资源的价值就大；反之， 水资源的价值就小。效用理论就以边际需求递减规律和供需关系原理来解决为什么水资源 给人提供了巨大的效用但其价值却不高的“价值的难题 。萨缪尔森【1 0 4 指出：“一种商品 的数量越多，即使它的全部有用性质随着数量的增加而增长，它的最后一个单位的相对的 满足需要的能力越小。因此，为什么大量的水具有低微的价格，其原因是很明显的 。 运用效用价值理论很容易得出水资源等自然资源具有价值的结论。因为水资源是人类 生活不可缺少的自然资源，无疑对人类具有巨大的效用。此外，自2 0 世纪7 0 年代以来， 水资源供给与需求之间产生了尖锐的矛盾，水资源短缺已成为全球性问题，水资源满足既 短缺又有用的条件，因此水资源等自然资源具有价值。 c 环境资源价值论 水资源作为自然环境的基本要素之，具有自然属性、社会属性、经济属性。环境资 源价值论认为，研究考察水资源价值必须立足于经济、社会、自然( 包括生态环境) 综合 角度来进行，否则势必影响水资源价值客观准确性。因此，水资源不仅被取用作为投入物 进行生产体现其经济价值，而且具有维护生态等功能时所体现的价值等。 环境资源价值论的提出具有重要意义。它综合吸收了各种水资源价值理论的长处，既 从人与物的关系，还从人与社会的关系研究水资源，而且从生态经济的角度来认识水资源， 因此更符合实际。另外，作为一种现实抉择，宏观把握水资源经济、生态价值是水资源归 国家或集体所有条件下的必然产物。水资源所有者只有充分地掌握水资源的价值，才能在 水资源分配过程中实现其自身的利益，防止所有权受到损害。 根据环境经济学理论，水资源价值的构成，主要由直接价值与间接价值组成i 1 0 5 】。与 一般意义上界定资源直接价值与间接价值的内涵所不同的是，这里所谓的水资源直接价值 是水资源被取用作为投入物进行生产以及维护生态等功能时所体现的价值，既有生产价 值，也有生态维护功能等价值。水资源间接价值是指水资源的机会使用价值，即水资源今 后被利用可能产生的价值。水资源的环境价值构成如图5 1 所示： 4 8 第5 章调水补偿的水价设计 水资 图5 - 1 水资源价值构成图 ( f i g u r e 5 - lc o m p o s i t i o no f w a t e rr e $ o h l c e $ v a l u e ) 其中，“经济使用价值 与人们生存的基本物质需求紧密相联，它是水作为投入物在 农业、工业、生活以及发电等生产时所产生的价值；生态功能价值主要体现在环保、生物 多样性、废物净化等方面；为人类提供将来的使用价值为资源的“选择价值”；为后代遗 留的价值称为“馈赠价值 ；继续存在的功能价值即为“存在价值 。 环境价值论综合考虑了水资源的自然属性和社会属性，而且从生态经济的角度来认识 水资源，这在水资源价值的认识上是一个重大的提高。但其主要问题在于把不同范畴的价 值放在了一起，并把使用价值和交换价值混在了一起( 在效用理论和劳动价值论中，两者 都是有区分的) ，所以在经济生活中的实践性就受到一定的限制。 5 1 2 引大济湟水资源价值的转移与增加规律 由于水资源是一种时空分布极不均匀的自然资源，随着时间和空间变化十分明显，加 上经济社会发展的空间分布不均衡性和时间的差异性，使得水资源价值也具有显著的时空 性，引大济湟实质上是水资源价值由一个流域向另一个流域的转移。 对于商品等物质而言，物质本身是其价值的载体。载体的转移意味着其价值随之变动。 由于水资源是一种时空分布极不均匀的自然资源，随着时间和空间变化十分明显，加上社 会经济发展的空间分布不均衡性和时间的差异性，使得水资源价值也具有显著的时空性， 即水资源价值表现出“流动或转移”的特性。水资源价值转移就是指水资源在时间与空间 的变换，水资源的价值在不同时间与地点得到体现，即水资源价值由一个地点体现转移到 另个地点体现，由一个时刻体现转移到另一时刻体现。 价值随着载体的移动变化而相应变化，水资源价值转移实质上是水资源在时间与空间 尺度的转移导致其在价值上的变化，水资源的价值在不同时间与地点得到体现。参与引大 济湟的水资源随着水资源从调水区向受水区输送，其价值体现在不同的时间与地点，而且 4 9 西安理工大学博士学位论文 价值量亦有所变化。正常情况下，这部分水资源在上游或中游被用于灌溉、发电或其它用 途，因此其价值也在这个取用过程中得以体现，然而引大济湟改变了部分水资源的取用地 点与时间，在时间与空间上发生转移。归纳引大济湟过程中的水资源价值转移有如下特点： ( 1 ) 水资源价值转移的连续性。水资源流动的连续性是水资源所具有的特性之一， 调水过程是水资源的输送过程，因此输送过程中水资源价值转移也是连续发生的。 ( 2 ) 水资源价值的增值过程。无论是马克思的劳动价值理论，还是西方效用价值理 论，以及现代环境资源价值理论理解，引大济湟过程都使得被调水资源的价值增加。 为了实施调水，尤其是跨流域调水，必须修建大规模的水利工程，需要投入大量的人 力物力，所以调水得到的水资源凝聚了更多的劳动，也具有更高的价值。 调水能够缓解缺水地区的生产生活缺水状况，稳定民心，保护环境，其产生的经济效 益、社会效益乃至生态环境效益是巨大的。从效用的角度看，调水受益区的社会、经济、 环境效用往往远远大于调出区的效益，受益区愿意付出更高的价格来获得被调水资源的使 用权，体现在水资源价值方面是水资源在受益区具有较调出区更高的价值，即调水过程使 得水资源价值增值。 环境资源价值论将水资源价值的构成概括为主要由直接价值与间接价值组成。其中水 资源直接价值是水资源被取用作为投入物进行生产、维护生态等功能时所体现的价值。调 水过程中水资源由水资源利用效益较低的调水地区调往水资源利用效益较高的受水地区， 而且有